Consumo e disintegrazione.
La prossima volta che vuoi essere l'anima della festa, se stai uscendo con dei nerd fighi, basta inserire quella frase nella conversazione. E quando ti guardano con aria interrogativa, dì solo che è il destino finale del Sistema Solare.
Quindi regola il tuo cravatta e bevi un altro sorso del tuo Assenzio .
Al flusso di domande entusiasmanti di follow-up che sono destinate a seguire la tua spiegazione, puoi ulteriormente spiegare che il Sole stesso e la Via Lattea saranno i colpevoli. E poi puoi citare un nuovo studio.
Lo studio si intitola “ La grande disuguaglianza e la disintegrazione dinamica del sistema solare esterno .” L'autore principale è Jon Zink, uno studente laureato presso la Divisione di Astronomia e Astrofisica dell'UCLA. Il documento è pubblicato su The Astronomical Journal.
Gli umani si interrogano da tempo sul destino del Sistema Solare. Nell'introduzione del loro articolo, gli autori scrivono: 'Comprendere la stabilità dinamica a lungo termine del sistema solare costituisce una delle più antiche ricerche dell'astrofisica, che risale allo stesso Newton, che ipotizzò che le interazioni reciproche tra i pianeti avrebbero alla fine guidato il sistema instabile.' Ma non riusciva a spiegarsi perché teoria delle perturbazioni non esisteva ancora.
200 anni fa, Newton si chiedeva se le interazioni tra i pianeti avrebbero alla fine reso instabile il Sistema Solare. Ma indossava una cravatta e beveva assenzio? Gli storici sono incerti.Ritratto di Isaac Newton (1642-1727)Di Godfrey Kneller – http://www.phys.uu.nl/~vgent/astrology/images/newton1689.jpg], dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=146431
Newton aveva almeno in parte ragione. Ma determinare il futuro di un sistema complicato come il nostro Sistema Solare non è un compito facile, soprattutto perché implica alcune previsioni scientifiche in eventi che impiegano miliardi di anni per svolgersi.
In questo nuovo studio, gli autori hanno condotto una serie di quelli che vengono chiamati n-simulazioni corporee . Sono uno strumento spesso utilizzato in astronomia e astrofisica.n-le simulazioni del corpo sono simulazioni di sistemi dinamici di particelle interagenti, sebbene in questo caso le particelle siano i pianeti e il Sole stesso.
Tra diversi miliardi di anni, il Sole, il fulcro del Sistema Solare, cambierà radicalmente. La fusione dell'idrogeno nel suo nucleo si esaurirà e il Sole lascerà il sequenza principale . Si espanderà in a gigante rosso , avvolgendo Mercurio, Venere e probabilmente la Terra. (La sopravvivenza di Marte è incerta, ma poiché la sua massa è così bassa, il fatto che sopravviva o meno non influenzerà molto i grandi pianeti esterni”.
Rappresentazione artistica della struttura di una stella simile al solare e di una gigante rossa, non in scala. Credito immagine: ESO
Potresti chiedere: 'Una volta che la Terra se ne sarà andata, a chi importa cosa accadrà dopo? Perché preoccuparsi di queste simulazioni?' Beh, forse a quel punto l'umanità è migrata più lontano nel Sistema Solare. Ma che lo abbiamo fatto o no, siamo ancora spinti a conoscere il destino del Sistema Solare.
Quindi, mentre il Sole si espande in una gigante rossa, inizierà anche a perdere massa. In effetti, probabilmente perderà circa la metà della sua massa nei prossimi 7 miliardi di anni circa. La perdita di massa, che ancora le orbite dei pianeti e di altri corpi del Sistema Solare, sarà estremamente dirompente.
L'espansione del Sole significherà la fine del gioco per i pianeti rocciosi interni, molto probabilmente. Ma per tutti gli umani o i loro discendenti lontani e irriconoscibili che si aggrappano alla vita nell'oceano di Europa o da qualche altra parte, anche il gioco finirà.
Man mano che il Sole si evolve, diventerà una stella gigante rossa, crescendo di dimensioni finché non avrà inghiottito i pianeti interni. Credito immagine: Roen Kelly
Senza la massa del Sole per ancorarli gravitazionalmente, i pianeti esterni del Sistema Solare verranno scollati. Come un aristocratico in una baldoria di assenzio di cinque giorni, il loro comportamento orbitale diventerà imprevedibile, irregolare. Andranno alla deriva più lontano, nello spazio.
Finora, questa non è una nuova conoscenza. 'A causa della perdita di massa solare, che dovrebbe rimuovere circa la metà della massa della stella, le orbite dei pianeti giganti si espandono', scrivono gli autori. Ma Zink e i suoi colleghi volevano scoprire cosa succede dopo. Secondo il loro lavoro, ci sarà un altro periodo di relativa stabilità per alcuni pianeti.
'Questo processo adiabatico mantiene i rapporti del periodo orbitale, ma le interazioni reciproche tra i pianeti e l'ampiezza delle risonanze del moto medio (MMR) aumentano, portando alla cattura di Giove e Saturno in una configurazione di risonanza stabile 5:2'.
Ma queste orbite espanse, insieme ad altre caratteristiche, rendono la situazione insostenibile. La nuova configurazione, che manca dell'effetto di ancoraggio della massa del Sole, è suscettibile di '... perturbazioni da interazioni ravvicinate stellari', scrivono gli autori. A questo punto nelle loro simulazioni, il nostro Sole irriconoscibile è ora una nana bianca.
'Di conseguenza, entro circa 30 Gyr, gli incontri stellari perturbano i pianeti nel sottodominio caotico della risonanza 5:2, innescando un'instabilità su larga scala, che culmina nelle espulsioni di tutti i pianeti tranne uno nei successivi ~ 10 Gyr.'
Questo grafico mostra quando ogni pianeta esterno viene espulso dal sistema solare nelle 10 simulazioni degli autori (rappresentate da colori diversi). Credito immagine: Zink et al. 2020
Qual è l'unico pianeta che resisterà all'espulsione? Molto probabilmente, Giove, il pianeta più massiccio del nostro Sistema Solare. Senza compagni rimasti, Giove rimarrà per altri 50 Gyr, secondo lo studio. Verrà rimosso solo quando un flyby stellare lo farà fare i bagagli.
“Con l'assenza di pianeti aggiuntivi, il pianeta sopravvissuto non ha un meccanismo diretto per ottenere energia positiva. L'unica fonte rimanente di scambio di energia è attraverso le interazioni con le stelle di passaggio', scrivono gli autori nel loro articolo. E calcolano che una stella passerà ogni 20 milioni di anni circa.
Essendo l'ultimo pianeta in piedi, l'eccentricità orbitale di Giove aumenterà. “Di conseguenza, la tempistica prevista per l'espulsione del gigante gassoso post-instabilità è diminuita di circa un fattore due (rispetto all'orbita planetaria prima dell'inizio dell'instabilità). Quindi il vecchio Giove solitario sarà più suscettibile all'espulsione da parte di qualsiasi stella di passaggio.
Quest'ultima immagine di Giove, scattata dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA il 25 agosto 2020, è stata catturata quando il pianeta si trovava a 653 milioni di chilometri dalla Terra. Se questo nuovo studio è corretto, Giove potrebbe essere l'ultimo pianeta del Sistema Solare. Crediti: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center) e M. H. Wong (Università della California, Berkeley) e il team OPAL.
Se stai immaginando un evento ravvicinato nelle giuste circostanze per espellere Giove, probabilmente non è del tutto corretto. È più come 'morte per mille tagli'.
'Dato che gli incontri ravvicinati sono rari (entrando nella sfera di 10.000 au una volta ogni 23 milioni di anni), e la maggior parte delle interazioni avrà piccoli effetti dinamici sul pianeta rimanente, il processo di espulsione può in linea di principio avvenire costantemente...' scrivono Zink e i suoi coautori.
O forse no. “D'altra parte, dato un tempo sufficiente, è anche possibile che un incontro estremamente ravvicinato libererà in modo indipendente il pianeta finale. Il meccanismo alla base della rimozione del pianeta finale rappresenta quindi una competizione tra questi due processi”.
Questa figura dello studio mostra il lento aumento dell'eccentricità e del semiasse maggiore causato da ripetuti sorvoli stellari nel tempo, con un evento ravvicinato finale che espelle l'ultimo pianeta dal Sistema Solare. Credito immagine: Zink et al, 2020.
Non è facile da simulare, soprattutto perché tutto accadrà tra miliardi di anni da oggi. Opportunamente, gli autori pongono una domanda: 'In altre parole, il pianeta finale verrà espulso da un singolo evento importante o da molti piccoli scambi di energia?'
Gli autori offrono un paio di avvertimenti, però. Uno riguarda il numero di simulazioni che hanno eseguito: 10. Riconoscono che il loro studio non costituisce una solida evidenza statistica, ma il fatto che ogni simulazione abbia prodotto risultati simili è ancora significativo. “In tutte e 10 le nostre simulazioni, i quattro giganti gassosi vengono espulsi dal sistema solare entro 1012anno, dopo la fine della perdita di massa solare', scrivono.
Un altro avvertimento riguarda le stelle che sorvolano. Hanno modellato sorvoli di singole stelle, ma circa la metà di tutte le stelle esiste in coppie binarie. Il team ha escluso quegli incontri dalle loro simulazioni, in un certo senso. Ma hanno comunque tenuto conto di loro, riconoscendo che i flyby binari sarebbero probabilmente più dirompenti dei flyby solitari. “Scegliendo di escludere questi incontri binari, stiamo facendo una stima prudente per la vita del futuro sistema solare. In altre parole, l'effetto dell'inclusione dei flyby binari ridurrebbe ulteriormente questa durata prevista'.
All'inizio del loro articolo, gli autori suggeriscono cautela sui propri risultati. “Purtroppo”, scrivono, “anche i più precisin-le simulazioni del corpo sono solo in grado di produrre previsioni limitate nel tempo per l'evoluzione del sistema solare. A causa della natura caotica delle orbite planetarie, la previsione deterministica è impossibile su scale temporali sufficientemente lunghe”.
Naturalmente, la stessa Via Lattea cambierà molto in questi tempi estremamente lunghi. Come influenzerà il futuro del Sistema Solare?
Mentre il sistema solare, o ciò che ne rimane, migra attraverso la galassia, le prospettive potrebbero cambiare. “Nel corso dei tempi considerati in questo studio, il sistema solare potrebbe subire una migrazione radiale attraverso la Galassia, incontrando regioni di diversa densità stellare e dispersione di velocità”. Ma è quasi impossibile da modellare.
Migrerà verso l'esterno o verso l'interno? Nessuno è certo, e nessuno è sicuro se ciò significa che il sistema residuo incontrerà meno stelle o più stelle. Ma il tasso di incontro potrebbe variare di tre volte.
Si prevede inoltre che la Via Lattea colliderà o si fonderà con la galassia di Andromeda tra diversi miliardi di anni. Ma ancora una volta, non è facile da modellare a livello granulare dei singoli sistemi solari. 'Questi cambiamenti avranno un impatto sulla velocità e sulla velocità degli incontri stellari, ma stimare accuratamente questi cambiamenti rimane difficile ed è oltre lo scopo di questo presente lavoro'.
Un'illustrazione artistica della galassia di Andromeda e della Via Lattea, le due più grandi galassie del Gruppo Locale, sono in rotta di collisione. Credito: NASA
In ogni caso, non c'è motivo di finire la tua bottiglia di assenzio tenendo un occhio nervoso al cielo. È improbabile che l'umanità sia in giro per assistere a tutto questo. Se è vero che il 99,9% di tutte le specie che siano mai esistite si sono estinte, non abbiamo grandi probabilità.
Ma la domanda sul destino del Sistema Solare è ancora affascinante. Alla fine, gli ex compagni planetari si disperderanno e andranno alla deriva nello spazio come pianeti canaglia . Se qualche altra specie di smarty-pants li individua, non avranno alcun indizio sulle loro origini e non avranno modo di sapere che una certa specie di ominidi su un certo pianeta si è interrogata sul loro destino finale.